雙層復合電纜覆層機頭的設(shè)計

王洪武

（青島科技大學 機電工程學院，山東 青島 266061）

0 引言

聚氯乙烯絕緣電纜電線產(chǎn)品應(yīng)用十分廣泛，其中雙層復合電纜可以采用復合擠出包覆成型。高聚物復合擠出技術(shù)是制取多層復合制品的一種新型加工技術(shù)。多層復合制品具有單一材料無法獲得的特性和外觀，因此，復合擠出技術(shù)被廣泛用于復合薄膜、板材、管材和電線電纜的生產(chǎn)［1］。

在本次模具設(shè)計中，制品為雙層復合電纜。芯線外徑為6mm，內(nèi)包覆層（絕緣層）外徑為8mm，厚度為1mm，材料為聚氯乙烯；外包覆層（護套）外徑為10mm，厚度為1mm，材料為聚氯乙烯。內(nèi)、外包覆層的聚氯乙烯原料采用不同配方，以發(fā)揮各自的作用。筆者設(shè)計了雙層復合電纜覆層機頭，能較好地完成聚氯乙烯雙層復合電纜的擠出包覆成型。在線纜包覆擠塑模中，熔體在環(huán)隙中除了受壓力流之外，還有芯線連續(xù)牽引運動所引起的拖曳流動。包覆層的厚度隨口模尺寸、芯錐頭部位置、擠出速率及芯線移動速度的變化而變化，可進行相應(yīng)的調(diào)整［2］。

1 機頭的設(shè)計

1.1 雙層復合電纜覆層機頭的基本結(jié)構(gòu)

雙層復合電纜覆層機頭的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該機頭的工作原理：芯線穿過芯棒、芯錐和口模的中心孔，在牽引作用下連續(xù)前行；內(nèi)包覆層物料經(jīng)擠出機Ⅰ擠出，沿著由芯棒和模體Ⅰ組成的圓環(huán)形模腔前進，然后進入由芯錐和模體Ⅱ、口模組成的錐形模腔；外包覆層物料經(jīng)擠出機Ⅱ擠出，進入由芯錐和料復合環(huán)、口模組成的錐形模腔；內(nèi)、外包覆層物料以雙層料流狀態(tài)通過錐形流道進行壓縮并前進，最后經(jīng)口模定型段穩(wěn)流，并包覆在芯線外面，得到雙層復合電纜。

圖1 雙層復合電纜覆層機頭結(jié)構(gòu)圖

1.2 雙層復合電纜覆層機頭的特點

（1）機頭料流內(nèi)腔壓縮段分兩段設(shè)計，更有利于外層進料；

（2）某層的包覆層厚度靠調(diào)整該臺擠出機的擠出量來控制；

（3）芯線與芯錐6出口孔的配合應(yīng)恰到好處，否則芯線通過不暢或發(fā)生漏料；

（4）口模10出口孔與芯錐6導線孔應(yīng)有較高的同心度，可通過調(diào)節(jié)螺釘11來調(diào)節(jié)。

1.3 機頭主要參數(shù)的確定

（1）口模內(nèi)徑

口模內(nèi)徑可按公式（1）計算：

式中：D 為口模內(nèi)徑，mm；d1為包覆層外徑，mm；k為計算系數(shù)。

（2）口模定型段長度

物料在機頭內(nèi)的流動情況非常復雜［3］。當測試物料流變參數(shù)比較困難時，可按公式（2）確定口模定型段長度：

式中：L1為定型段長度，mm；c為系數(shù)；t為包覆層厚度，mm。

（3）壓縮區(qū)錐角

壓縮區(qū)的錐角一般在10°～60°范圍內(nèi)選取。對于低黏度材料可選取較大值，反之，取較小值。

（4）壓縮段長度

壓縮段長度可按公式（3）計算：

式中：L2為壓縮段長度，mm；b 為系數(shù)，取1.0～1.5；D 為壓縮段入口處的流道直徑，mm。

（5）拉伸比和壓縮比

拉伸比可按公式（4）計算：

式中：I為拉伸比；d1、d2為包覆層外徑、內(nèi)徑，mm；D 為口模內(nèi)徑，mm；d 為芯模外徑，mm。

壓縮比：材料黏度低時，壓縮比取4～10；材料黏度高時，壓縮比取2.5～6.0。

1.4 機頭主要零件的結(jié)構(gòu)

口模、芯錐、芯棒和模體Ⅰ的結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

圖2 口模結(jié)構(gòu)圖

圖3 芯錐結(jié)構(gòu)圖

圖4 芯棒結(jié)構(gòu)圖

圖5 模體Ⅰ結(jié)構(gòu)圖

2 結(jié)語

筆者設(shè)計的雙層復合電纜覆層機頭是一種新型的復合擠出模具。擠出時芯線在機頭內(nèi)穿行，內(nèi)、外包覆層物料在模腔內(nèi)各自流動，然后經(jīng)?？趨R合、穩(wěn)流，并包覆在芯線外層，得到雙層復合電纜。

［1］賈明印，薛平，朱復華，等.共擠出技術(shù)在聚合物成型加工中的應(yīng)用及其設(shè)備的最新進展［J］.工程塑料應(yīng)用，2006，34（1）：66－69.

［2］申開智.塑料模具設(shè)計與制造［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2006：303－305.

［3］楊超君，陳嘉真.塑料擠出機頭中熔體流動的均勻性分析［J］.模具工業(yè)，1998（8）：31－35.